DE102018207410A1

DE102018207410A1 - Facettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie

Info

Publication number: DE102018207410A1
Application number: DE102018207410.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Patra
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2019-05-23
Also published as: KR20190130498A

Abstract

Ein Facettenspiegel ist Teil einer Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie. Der Facettenspiegel hatte eine Mehrzahl von Nutz-Facetten (13), die jeweils ein Beleuchtungslicht-Teilbündel reflektieren. Eine Wechsel-Untereinheit (15) des Facettenspiegels hat mehrere gemeinsam auf einem Facettenträger (20) angeordnete Wechsel-Facetten (13, 13'), die alternativ am Nutzort genau einer Nutz-Facette (13) positioniert werden können. Ein Wechsel-Aktor (17) dient zum Verlagern der Wechsel-Untereinheit (15) mit mindestens einem Wechsel-Freiheitsgrad zwischen einer ersten Wechsel-Position, bei der eine erste der Wechsel-Facetten (13) am Nutzort positioniert ist, und mindestens einer weiteren Wechsel-Position, bei der eine weitere der Wechsel-Facetten (13') am Nutzort positioniert ist. Ein Verlagerungs-Aktor (26) ist unabhängig vom Wechsel-Aktor (17) ansteuerbar. Der Verlagerungs-Aktor (26) dient zur Verlagerung der Wechsel-Untereinheit mit mindestens einem Verlagerungs-Freiheitsgrad, der vom Wechsel-Freiheitsgrad unabhängig ist, zwischen einer Verlagerungs-Position, bei der die Wechsel-Facette (13) am Nutzort eine erste Stellung einnimmt, und mindestens einer weiteren Verlagerungs-Position, bei der die Wechsel-Facette (13) am Nutzort eine weitere Stellung (13k) einnimmt. Es resultiert ein Facettenspiegel, bei dem die Flexibilität einer hiermit ausgerüsteten Beleuchtungsoptik zur Vorgabe eines Beleuchtungssettings, also zur Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung eines Objektfeldes, erhöht ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Facettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik mit einem derartigen Facettenspiegel, ein optisches System sowie ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Beleuchtungsoptik, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen System, ein Herstellungsverfahren für ein mikro- beziehungsweise nanostrukturiertes Bauteil sowie ein mit einem derartigen Verfahren hergestelltes mikrobeziehungsweise nanostrukturiertes Bauteil.
Ein Facettenspiegel für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie ist bekannt aus der US 2017/0 176 865 A1 .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Facettenspiegel der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Flexibilität einer hiermit ausgerüsteten Beleuchtungsoptik zur Vorgabe eines Beleuchtungssettings, also zur Vorgabe einer Beleuchtungswinkelverteilung zur Beleuchtung eines Objektfeldes, erhöht ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Facettenspiegel mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass für eine bestimmte Vorgabe eines Beleuchtungssettings bestimmte Ausprägungen der Eigenschaften einer Nutz-Facette an einem Nutzort notwendig sind, während für eine andere Vorgabe eines Beleuchtungssettings andere Ausprägungen dieser Eigenschaften notwendig sind. Diese Eigenschaften sind insbesondere die Form der Facette sowie die Lage bzw. Orientierung der Facette. Es wurde weiterhin erkannt, dass für die Lage bzw. der Orientierung der Facette einer Nutz-Facette an einen bestimmten Nutzort eine größere Anzahl unterschiedlicher Ausprägungen als für die Form der Nutz-Facette notwendig ist. Dieses wird erreicht, indem ein Wechsel-Aktuator mit mindestens einem zusätzlichen Verlagerungsaktuator kombiniert wird. Durch die Kombination aus dem Wechsel-Aktor einerseits und dem Verlagerungs-Aktor andererseits ist es also möglich, eine freie Einstellung einer Orientierung der jeweiligen Nutz-Facette, also eine Strahlablenkungswirkung, eingestellt über den Verlagerungs-Aktor, mit einer Anpassung beispielsweise einer Brechkraft, in diesem Fall über den Austausch der Nutz-Facette über den Wechsel-Aktor, zu kombinieren. Die Wechsel-Facetten der jeweiligen Wechsel-Untereinheit können sich also beispielsweise in ihrer Brechkraft, also insbesondere in einer Krümmung ihrer Reflexionsfläche, unterscheiden. Die Wechsel-Facetten der jeweiligen Wechsel-Untereinheit können jeweils so geformte Reflexionsflächen aufweisen, dass sie auf jeweils einer zugeordneten Pupillenfacette eines Pupillenfacettenspiegels einer Beleuchtungsoptik, deren Bestandteil auch der der erfindungsgemäße Facettenspiegel ist, ein Bild einer Lichtquelle oder eines Zwischenfokus erzeugen, welches keine unerwünschten Aberrationen aufweist und somit vorteilhaft klein ist. Es resultiert dann ein geringer Pupillenfüllgrad.
Mit ein und derselben Wechsel-Untereinheit kann eine Anzahl von Positionen der Nutz-Facette am Nutzort durch Bereitstellung mehrerer unabhängiger Aktoren, nämlich des Wechsel-Aktors und des Verlagerungs-Aktors, vorteilhaft erhöht werden. Die Zahl der verschiedenen Positionen der Nutz-Facette am Nutzort ist dann größer als die Zahl der Wechsel-Facetten der Wechsel-Untereinheit. Es wurde insbesondere erkannt, dass es für bestimmte Beleuchtungsaufgaben nicht erforderlich ist, die Nutz-Facette am Nutzort extrem präzise vorzugeben, sondern dass es für bestimmte Positionen der Nutz-Facette am Nutzort ausreicht, diese mit einer geringeren Präzisionsvorgabe zu positionieren. Für anspruchsvolle Beleuchtungssettings, insbesondere für Beleuchtungssettings, die große, von einer senkrechten Inzidenz stark abweichende Beleuchtungswinkel benötigen, können z. B. die Wechsel-Positionen reserviert werden, die mithilfe des Wechsel-Aktors erreichbar sind. Für wenige anspruchsvolle Beleuchtungssettings mit kleineren Beleuchtungswinkeln näher an der senkrechten Inzidenz können dann die Verlagerungs-Positionen herangezogen werden, die über den zusätzlichen Verlagerungs-Aktor zugänglich sind. Soweit beispielsweise eine Wechsel-Untereinheit mit drei Wechsel-Facetten und mit einem Verlagerungs-Aktor mit zwei Verlagerungs-Positionen zum Einsatz kommt, kann die Wechsel-Untereinheit insgesamt sechs verschiedene Positionen einer Nutz-Facette am Nutzort bereitstellen, nämlich die drei fest vorgegebenen Positionen über die jeweiligen Wechsel-Facetten in der Wechsel-Position am Nutzort und jeweils eine in die weitere Verlagerungs-Position verkippte Position der jeweiligen Nutz-Facette.
Bei dem Facettenspiegel kann es sich um einen Feldfacettenspiegel handeln.
Eine Positioniergenauigkeit über den Wechsel-Aktor kann deutlich präziser sein als über den Verlagerungs-Aktor. Eine Reflexionsfläche der Nutz-Facette kann über den Wechsel-Aktor mit einer Positioniergenauigkeit positioniert werden, die besser ist als 1 µm. Eine aktorische Verlagerbarkeit der Nutz-Facetten über den Wechsel-Aktor einerseits und dem Verlagerungs-Aktor andererseits kann eine Positioniergenauigkeit haben, die beispielsweise in einer Ausgangsposition des Verlagerungs-Aktors ausschließlich über den Wechsel-Aktor bestimmt ist. Diese Ausgangsposition kann beispielsweise über Anschläge exakt vorgeben werden, sodass die Ausgangsposition unbeeinflusst von der Positioniergenauigkeit insbesondere des Verlagerungs-Aktors erreicht werden kann. Für Verlagerungs-Positionen, die mit dem Wechsel-Aktor ausgehend von dieser Ausgangsposition erreicht werden, kann sich die Positioniergenauigkeit dann als Kombination der Positioniergenauigkeiten einerseits des Wechsel-Aktors und andererseits des Verlagerungs-Aktors ergeben.
Beleuchtungssettings mit großen Beleuchtungswinkeln lassen sich entsprechend in der Pupille mit hoher Ortsauflösung, also mit entsprechend geringem Pupillenfüllgrad realisieren. Dies führt zu einer hohen Ortsauflösung bei der Projektionsbelichtung.
Die Vorteile der Wechsel-Untereinheit mit dem Wechsel-Aktor entsprechen denjenigen, die in der US 2017/0 176 865 A1 bereits erläutert wurden.
Ein Rotations-Freiheitsgrad nach Anspruch 2 kann durch eine kompakte Mechanik erreicht werden. Eine Rotationsachse des Rotations-Freiheitsgrades kann sich parallel zu einer Reflexionsfläche der Wechsel-Facetten erstrecken.
Ein Rotations-Freiheitsgrad nach Anspruch 2 als Wechsel-Freiheitsgrad kann zusätzlich als Freiheitsgrad einer Orientierungsveränderung einer Nutz-Facette genutzt wird. Eine kleine Rotation ändert der Ort der Nutz-Facette nur unwesentlich, so dass sie im Wesentlichen in einem unveränderten Nutzbereich verbleibt, während sich die Orientierung der Nutz-Facette im Vergleich dazu stärker verändert, so dass eine Veränderung der Strahlablenkung bei im Wesentlichen unverändertem Ort der Nutz-Facette erreicht werden kann.
Ein Translations-Freiheitsgrad für den Verlagerungs-Aktor nach Anspruch 3 lässt sich kompakt mit dem Wechsel-Aktor kombinieren.
Eine unabhängige Lagerung der Wechsel-Untereinheiten nach Anspruch 4 ermöglicht eine entsprechend unabhängige Ansteuerung der Wechsel-Untereinheiten über den Wechsel-Aktor einerseits und/oder den Verlagerungs-Aktor andererseits. Ein Translations-Freiheitsgrad des Verlagerungs-Aktors kann durch Verlagerung einer Komponente, zum Beispiel einer Wange der Facettenträgeraufhängung, senkrecht zur Reflexionsfläche der Nutz-Facette realisiert sein.
Eine Facettenträgeraufhängung nach Anspruch 5 kann kompakt, also mit wenig Bauraumerfordernis, realisiert sein.
Die Anordnung eines Wechsel-Aktors nach Anspruch 6 ist platzsparend.
Die Vorteile einer Beleuchtungsoptik nach Anspruch 7 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den Facettenspiegel bereits erläutert wurden.
Eine Ausführung der Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8 hat sich in der Praxis bewährt. Über die Wechsel-Facetten sowie über die verschiedenen Positionen der Wechsel-Facette am Nutzort lassen sich dann verschiedene Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels mit Beleuchtungslicht-Teilbündeln beaufschlagen und auf diese Weise lassen sich verschiedene Beleuchtungssettings der Beleuchtungsoptik realisieren.
Eine Ausgestaltung des Pupillenfacettenspiegels nach Anspruch 9 ist an die Positioniermöglichkeiten der Wechsel-Untereinheit des Facettenspiegels gut angepasst. Die kleineren, äußeren Pupillenfacetten können dann über die Nutz-Facette in der jeweiligen Wechsel-Position angesteuert werden, die größeren, inneren Pupillenfacetten können über die Nutz-Facette in der jeweiligen Verlagerungs-Position angesteuert werden.
Die Vorteile eines optischen Systems nach Anspruch 10, eines Beleuchtungssystems nach Anspruch 11, einer Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 12, eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 13 sowie eines mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteils nach Anspruch 14 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf den erfindungsgemäßen Facettenspiegel beziehungsweise die erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik bereits erläutert wurden. Beim mikro- beziehungsweise nanostrukturierten Bauteil kann es sich um ein Halbleiterbauelement, insbesondere um einen Mikrochip, beispielsweise um einen Speicherchip handeln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 stark schematisch Hauptkomponenten einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie;
2 eine Seitenansicht zweier Wechsel-Untereinheiten eines Feldfacettenspiegels für eine Beleuchtungsoptik der Projektionsbelichtungsanlage nach 1, wobei Rotationsachsen eines Rotations-Freiheitsgrades von Wechsel-Aktoren der Wechsel-Untereinheiten senkrecht auf der Zeichenebene der 2 stehen;
3 eine Ansicht aus Blickrichtung III in 2, wobei eine benachbarte Wechsel-Untereinheit gebrochen dargestellt ist;
4 eine Aufsicht auf die Wechsel-Untereinheiten gemäß Blickrichtung IV in 2;
5 eine Aufsicht auf einen Abschnitt des Feldfacettenspiegels, der aus Wechsel-Untereinheiten nach den 2 bis 4 aufgebaut ist; und
6 bis 9 schematisch Beaufschlagungsbereiche eines Pupillenfacettenspiegels der Beleuchtungsoptik bei verschiedenen Beleuchtungssettings.

Ein EUV-Beleuchtungssystem 1 ist in der 1 schematisch zwischen einer EUV-Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 2 und einem Beleuchtungsfeld beziehungsweise Objektfeld 3 dargestellt. Das EUV-Beleuchtungssystem 1 ist Teil einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 4 zur Herstellung hochintegrierter Halbleiterbauelemente, insbesondere von Speicherchips mit Strukturen im Nanometerbereich.
Das Beleuchtungssystem 1 dient zur definierten Ausleuchtung eines Beleuchtungsfeldes. Das Beleuchtungsfeld kann größer sein als das tatsächliche Objektfeld 3, sodass das Objektfeld 3 in dem Beleuchtungsfeld angeordnet ist. Alternativ kann das Beleuchtungsfeld mit dem Objektfeld 3 zusammenfallen. Bei einer weiteren Variante kann das Beleuchtungsfeld entlang einer Objekt- beziehungsweise Retikelverlagerungsrichtung kleiner sein als das Objektfeld 3. Das Beleuchtungsfeld kann senkrecht zur Objektverlagerungsrichtung größer sein als das Objektfeld 3.
Bei der Ausführung nach 1 handelt es sich bei der Strahlungsquelle nach 2 um einen Freie-Elektronen-Laser (FEL). Bei der Licht- beziehungsweise Strahlungsquelle 2 handelt es sich um eine EUV-(Extremes Ultraviolett) Lichtquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Ein für die EUV-Projektionsbelichtung genutztes Wellenlängenband beziehungsweise ein Ziel-Wellenlängenbereich der EUV-Strahlung liegt beispielsweise bei 13,5 nm ± 1 nm. Die EUV-Strahlung wird nachfolgend auch als Beleuchtungs- und Abbildungslicht bezeichnet. Auch ein anderer Ziel-Wellenlängenbereich, beispielsweise zwischen 5 nm und 17 nm, ist möglich. Eine Bandbreite des genutzten EUV-Wellenlängenbandes kann zwischen 0,1 nm und 2 nm liegen. Bei der Lichtquelle 2 handelt es sich um eine Synchrotronquelle oder um eine Quelle auf Basis eines freien Elektronenlasers (FEL). Die Lichtquelle 2 hat einen Lichtleitwert, der kleiner ist als 10^-7 m²rad². Der Lichtleitwert ist das kleinste Volumen des Phasenraums, welcher 90 % der Lichtenergie enthält.
Alternativ kann es sich bei der Lichtquelle um eine Plasmaquelle, insbesondere um eine GDPP-Quelle (Plasmaerzeugung der Gasentladung, Gas discharge produced plasma) oder um eine LPP-Quelle (Plasmaerzeugung durch Laser, Laser produced plasma) handeln. Im Falle beispielsweise einer Plasmaquelle als Lichtquelle kann das Beleuchtungssystem 1 einen Kollektor zur Erfassung eines Raumwinkels um einen Quellbereich der Lichtquelle aufweisen. Dem Quellbereich und insbesondere dem Kollektor nachgeordnet und im Strahlengang von EUV-Nutzlicht weiteren bündelformenden Komponenten vorgeordnet kann ein Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene vorliegen. Eine solche Anordnung eines Beleuchtungssystems mit beispielsweise einer Plasmaquelle als EUV-Lichtquelle, einem Kollektor und einem nachgeordneten Zwischenfokus und einer Zwischenfokusebene ist bekannt aus der US 2015/0 015 865 A1 . Eine derartige Zwischenfokusebene ist in der 1 schematisch bei 4a angedeutet und eine Position des Zwischenfokus bei ZF.
Das Objektfeld 3 ist rechteckig. Alternativ kann das Objektfeld 3 auch ring- oder bogenfönnig ausgeführt sein.
Im Objektfeld 3 ist als zu beleuchtendes und abzubildendes Objekt ein reflektierendes Retikel 5 angeordnet, das auch als Lithographiemaske bezeichnet wird. Das Retikel 5 wird von einem Retikelhalter 5a getragen, der wiederum mit einer Retikelverlagerungseinrichtung 5b in mechanischer Wirkverbindung steht.
Das Objektfeld 3 wird mittels eines Projektionsobjektivs 6 in ein Bildfeld 7 abgebildet. Eine Eintrittspupille der Projektionsoptik 6 kann im Strahlengang nach dem Objektfeld 3 liegen. Im Bildfeld 7 ist ein Abschnitt eines Wafers 8 angeordnet, der eine für EUV-Beleuchtungslicht 9, das von der Strahlungsquelle 2 erzeugt wird, lichtempfindliche Schicht trägt. Auf den Wafer 8 wird ein im Objektfeld 3 liegender Abschnitt des Retikels 5 abgebildet. Der Wafer 8 wird auch als Substrat bezeichnet. Der Wafer 8 wird von einem Waferhalter 8a getragen, der wiederum mit einer Waferverlagerungseinrichtung 8b in mechanischer Verbindung steht.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 4 hat eine zentrale Steuereinrichtung 4b und ist nach Art eines Scanners ausgeführt. Eine Scan-Richtung verläuft dabei parallel zu kurzen Seiten des Objektfeldes 3 und des Beleuchtungsfeldes 7.
Die Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 4 sind in der 1 schematisch und teilweise in einer Aufsicht dargestellt.
Das von der Strahlungsquelle 2 ausgesandte Beleuchtungslicht 9 wird zunächst von einer Strahlformungseinrichtung 10 geformt und/oder es werden über einen Wellenlängen-Selektionsfilter Nutzwellenlängen des Beleuchtungslichts 9 von anderen, nicht genutzten Wellenlängen separiert.
Die Strahlformungseinrichtung 10 kann einen Reflexionsspiegel aufweisen. Eine bündelformende Fläche der Strahlformungseinrichtung 10, insbesondere der Reflexionsspiegel, kann als Freiformfläche ausgeführt sein.
Das Beleuchtungssystem 1 der Projektionsbelichtungsanlage 4 hat einen Feldfacettenspiegel 11 und einen Pupillenfacettenspiegel 12. Ein derartiger Aufbau des Beleuchtungssystems 1 mit einem Feldfacettenspiegel 11 und einem Pupillenfacettenspiegel 12 ist auch als Wabenkondensor bekannt. Beispiele für einen solchen Wabenkondensor finden sich in der US 2012/0 293 785 A1 und in der US 6,658,084 B2 .
Der Feldfacettenspiegel 11, der im Bereich einer Feldebene der Projektionsbelichtungsanlage 4 angeordnet ist, hat eine Mehrzahl von Feldfacetten 13, die einander überlagernd in das Objektfeld 3 abgebildet werden. Dargestellt ist in der 1 lediglich schematisch eine Spalte der Feldfacetten 13 des Feldfacettenspiegels 11. Tatsächlich hat der Feldfacettenspiegel 11 eine Mehrzahl derartiger Spalten, so dass die Feldfacetten 11 in einer Array-Struktur mit einer Mehrzahl von Spalten und einer Vielzahl von Zeilen angeordnet sind. Der Feldfacettenspiegel 11 kann insgesamt mehrere hundert Feldfacetten 13 aufweisen. Ein Beispiel einer derartigen Array-Anordnung von Feldfacetten findet sich in der US 6,658,084 B2 .
Die Feldfacetten 13, 13' haben ein Aspektverhältnis, das größer ist als 4.
Der Pupillenfacettenspiegel 12, der im Bereich einer Pupillenebene der Projektionsbelichtungsanlage 4 angeordnet ist, hat eine Mehrzahl von Pupillenfacetten 14. Diese sind am Ort von möglichen Pupillenspots angeordnet, die als Bilder der Strahlungsquelle 2 längs entsprechender Objektfeld-Ausleuchtungskanäle, die über eine entsprechende Kippverstellung der Feldfacetten 13 ausgebildet werden können, entstehen. Eine Ortsverteilung von jeweils mit einem Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i beleuchteten Pupillenfacetten 14 gibt eine Beleuchtungswinkelverteilung des Beleuchtungslichts 9 im Objektfeld 3 vor.
Die überlagernde Abbildung der Feldfacetten 13 im Objektfeld 3 erfolgt über die Pupillenfacetten 14.
Anhand der 2 bis 5 wird nachfolgend eine Ausgestaltung von Wechsel-Untereinheiten 15 des Feldfacettenspiegels 11 näher erläutert. Die Feldfacetten 13 sind hierbei nur der besseren Darstellbarkeit halber als plane Feldfacetten dargestellt. Typischerweise kommen Feldfacetten mit gekrümmten Reflexionsflächen zum Einsatz, beispielsweise konkave Feldfacetten. Die Feldfacetten 13 sind rechteckig dargestellt sind; eine Randkontur der Feldfacetten muss nicht rechteckig sein, sondern kann beispielsweise gebogen ausgeführt sein.
2 zeigt eine Seitenansicht von zwei Wechsel-Untereinheiten 15 des Feldfacettenspiegels 11, die jeweils um eine eigene Schwenk- beziehungsweise Drehachse 16 individuell drehbar sind und hierzu jeweils mit einem Verlagerungs- bzw. Wechselaktor 17 verbunden sind. Jede der Wechsel-Untereinheiten 15 hat drei Facetten 13, die in Umfangsrichtung um die jeweilige Rotationsachse 16 der Wechsel-Untereinheit 15 angeordnet sind und in der schematischen Darstellung der 2 die Positionen der Seiten eines gleichseitigen Dreiecks einnehmen. Die jeweiligen Nutz-Facetten 13 sind in der 2 obenliegend dargestellt und liegen gemeinsam in einer Facetten-Anordnungsebene 18 des Feldfacettenspiegels 11, die senkrecht auf der Zeichenebene der 2 liegt.
Jede der Facetten 13 einer Wechsel-Untereinheit 15 ist eine Pupillenfacettte 14 des Pupillenfacettenspiegels zugeordnet. Unter „Zuordnung“ ist hierbei verstanden, dass die Brechkraft der entsprechenden Facette 13 so ausgelegt ist, dass eine möglichst aberrationsfreie Abbildung des Zwischenfokus ZF auf die entsprechende Pupillenfacette 14 erfolgt. Die für diese Abbildung erforderliche Brechkraft der Nutz-Facette 13 kann aus den Abständen zum Zwischenfokus ZF und zur Pupillenfacette 14 sowie dem Faltwinkel an der Facette 13 bestimmt werden. Die Facette 13 kann ein Ausschnitt einer Kugelfläche, eines Ellipsoiden oder eines Torus sein, oder kann eine Freiformfläche sein.
Eine derartige Auslegung der Nutz-Facette 13 sorgt insbesondere für ein möglichst kleines Bild des Zwischenfokus ZF auf der zugeordneten Pupillenfacette 14. Damit kann die Pupillenfacette 14 kleiner ausgeführt werden und der Pupillenfacettenspiegel 12 dichter gepackt werden. Dieses verringert den Pupillenfüllgrad in vorteilhafter Weise.
Auch wenn das optische System keinen Zwischenfokus besitzt, so gibt es trotzdem typischerweise Bilder der Strahlungsquelle 2 auf den Pupillenfacetten 14. Diese Bilder sollen erfinderisch möglichst klein sein, so dass die Erläuterungen sinngemäß genauso gelten.
Die Wechsel-Untereinheiten 15 können entlang einer x-Richtung und entlang einer y-Richtung praktisch lückenlos nebeneinander angeordnet sein. Die einander überlagernde Abbildung der Feldfacetten 13 in das Objektfeld 3 erfolgt so, dass kurze Seiten der Feldfacetten 13 längs der Scanrichtung (y-Richtung) und lange Seiten der Feldfacetten 13 senkrecht hierzu, also längs einer Cross-Scan-Richtung (x-Richtung) orientiert sind.
Die Ansicht nach 5 zeigt eine 4x3-Array-Anordnung der Nutz-Facetten 13 in der Anordnungsebene 18. Diese Nutz-Facettenanordnung 19 nach 5 ist gebildet durch insgesamt zwölf Wechsel-Untereinheiten 15, die in einer entsprechenden 4x3-Array-Anordnung konfiguriert sind.
Ein Wechsel der Nutz-Facetten 13 geschieht auch bei den Wechsel-Untereinheiten 15 durch Schwenken beziehungsweise Drehen eines jeweiligen Facettenträgers 20 um dessen Dreh- beziehungsweise Rotationsachse 16. Bewegungsbahnen äußerster Ecken der Facettenträger 20 sind in der 2 gestrichelt bei 21 angedeutet. Soweit einer der beiden Facettenträger 20 in der in 2 gezeigten Nutzstellung stationär verbleibt, kann der andere der beiden Facettenträger 20 gedreht werden, ohne dass sich die beiden Facettenträger bei dieser Bewegung stören. Auf diese Weise kann beispielsweise durch Verschwenken des in der 2 rechten Facettenträgers 20 im Uhrzeigersinn (Pfeil 22) die in der 2 obere Nutz-Facette 13 gegen eine in der 2 links unten dargestellte Facette 13' mit anderer Kipporientierung einer Reflexionsfläche dieser Wechsel-facette 13' und/oder mit anderer Oberflächentopographie ausgetauscht werden.
Über den jeweiligen Verlagerungs-Aktor 17, der einen Wechsel-Aktor bzw. Wechsel-Aktuator darstellt, ist eine Verlagerung der jeweiligen Wechsel-Untereinheit 15 mit dem Rotations-Freiheitsgrad der Rotationsachse 16, also mit einem Wechsel-Freiheitsgrad, zwischen einer ersten Wechsel-Position, beispielsweise der in der 2 dargestellten Position, bei der eine erste der Facetten 13, 13' der Wechsel-Untereinheit 15 am Nutzort positioniert ist, nämlich in der Position der 2 die Facette 13, und einer weiteren Wechsel-Position möglich. In dieser weiteren Wechsel-Position ist eine der beiden weiteren Wechsel-Facetten 13' der Wechsel-Untereinheit 15 am Nutzort im Bereich der Facetten-Anordnungsebene 18 positioniert. Über die jeweilige Facette 13, 13' der Wechsel-Untereinheit 15 am Nutzort lässt sich eine von insgesamt drei Pupillenfacetten 14 des Pupillenfacettenspiegels 12 (vgl. 1) mithilfe des Wechsel-Aktors 17 sehr präzise über das jeweilige Beleuchtungslicht-Teilbündel 9i ansteuern. Es lassen sich mithilfe des Wechsel-Aktors 17 also insbesondere äußere Pupillenfacetten 14a mit vergleichsweise kleiner Reflexionsfläche beaufschlagen. Durch Verlagern der Wechsel-Untereinheit 15 mithilfe des Wechsel-Aktors 17 lassen sich beispielsweise über die drei Facetten 13, 13' am Nutzort die drei Pupillenfacetten 14a¹, 14a², 14a³ mit dem die Wechsel-Untereinheit 15 beaufschlagenden Beleuchtungs-Teilbündel 9i wahlweise beaufschlagen.
Zusätzlich zur Verlagerung der Wechsel-Untereinheit 15 über den jeweiligen Wechsel-Aktor 17 mit dem Wechsel-Freiheitsgrad der Rotation um die Rotationsachse 16 kann die jeweilige Wechsel-Untereinheit 15 über einen unabhängigen Verlagerungsaktor zwischen Verlagerungs-Positionen verlagert werden, in denen Feldfacette 13 am Nutzort jeweils eine andere Kippstellung einnimmt. Hierzu ist jede der Wechsel-Untereinheiten 15 unabhängig von den anderen Wechsel-Untereinheiten 15 in einer Facettenträgeraufhängung 23 gelagert. Die Facettenträgeraufhängung 23 ist im Bereich der kurzen Facettenseiten der Feldfacetten 13, 13' angeordnet. Jede dieser Facettenträgeraufhängungen 23 hat zwei den Facettenträger 20 zwischen sich aufnehmende Aufhängungswangen 24, in denen Wellenstummel 25 des Facettenträgers 20 gelagert sind. Die Wellenstummel 25 verlaufen längs der Rotationsachse 16. Einer der Wellenstummel 25, der bei der in der 3 dargestellten Wechsel-Untereinheit 15 rechts dargestellt ist, ist über den Wechsel-Aktor 17 zum Drehen des Facettenträgers 20 um die Rotationsachse 16 drehantreibbar. Der jeweilige Wechsel-Aktor 17 ist im Facettenträger 20 der Wechsel-Untereinheit 15 angeordnet.
Die Aufhängungswangen 24 haben eine geringe x-Erstreckung, die im Bereich von 1 mm liegen kann. Auch ein Abstand zwischen der jeweiligen Aufhängungswange 24 und dem zugehörigen Facettenträger 20 kann sehr gering sein und kann im Bereich eines Bruchteils eines Millimeters liegen, beispielsweise bei 0,2 mm.
Jede der Aufhängungswangen 24 steht mit einem Verlagerungs-Aktor bzw. Verlagerungs-Aktuator 26 in Wirkverbindung. Die Verlagerungs-Aktoren 26 können von der Steuereinrichtung 4b unabhängig von den Wechsel-Aktoren 17 angesteuert werden. Die Verlagerungs-Aktoren dienen zur Verlagerung der jeweiligen Wechsel-Untereinheit 15 mit mindestens einem Verlagerungs-Freiheitsgrad, der vom Wechsel-Freiheitsgrad unabhängig ist, zwischen einer ersten Verlagerungs-Position, bei der die Feldfacette 13 am Nutzort eine erste Kippstellung einnimmt und mindestens einer weiteren Verlagerungs-Position, bei der die Feldfacette 13 am Nutzort eine weitere Kippstellung einnimmt. Der Verlagerungs-Freiheitsgrad verläuft bei der dargestellten Ausführung längs der z-Richtung, also senkrecht zur Facetten-Anordnungsebene 18 (vgl. Doppelpfeile 27).
In der 3 ist schematisch durchgezogen eine erste Verlagerungs-Position der Feldfacette 13 am Nutzort und gestrichelt eine verkippte, weitere Verlagerungs-Position der dann mit 13k bezeichneten Feldfacette dargestellt. Zum Wechsel zwischen diesen beiden Verlagerungs-Positionen 13, 13k wird die in der 3 links dargestellte Aufhängungswange 24 mit dem Verlagerungs-Aktor 26 längs der positiven z-Richtung verlagert und die in der 3 rechts dargestellte Aufhängungswange 24 mit dem zugehörigen Verlagerungs-Aktor 26 in negativer z-Richtung verlagert.
Über die Verlagerungs-Aktoren 26 und die hierüber erreichbare Verkippung der Feldfacette 13 am Nutzort zwischen mehreren Verlagerungs-Positionen ist eine entsprechend größere Anzahl von Pupillenfacetten 14 des Pupillenfacettenspiegels 12 mithilfe genau einer Wechsel-Untereinheit 15 ansteuerbar. Beispielsweise können mit der in der 2 links dargestellten Wechsel-Untereinheit 15 nach einer Verkippung der Wechsel-Untereinheit 15, wie in der 3 dargestellt, zusätzlich zu den Pupillenfacetten 14a¹, 14a², 14a³ noch die weiter innen angeordneten Pupillenfacetten 14i¹, 14i^2,, 14i³ zur Beaufschlagung jeweils mit einem Beleuchtungslicht-Strahlenbündel 9i angesteuert werden.
Die inneren Pupillenfacetten 14i sind im Vergleich zu den umfangsseitig am Rand des Pupillenfacettenträgers angeordneten äußeren Pupillenfacetten 14a größer, haben also eine größere Reflexionsfläche.
Wird durch die Feldfacette 13 durch geeignete Einstellung der Verkippung die im oben beschriebenen Sinne mit optimierter Abbildung beaufschlagte, zugeordnete Pupillenfacette 14 mit Strahlung beaufschlagt, so ist das Bild des Zwischenfokus ZF klein und die Pupillenfacette kann klein ausgeführt werden. Im Ausführungsbeispiel sind die äußeren Facetten 14a derartige zugeordnete Facetten.
Wird durch die Feldfacette 13 durch geeignete Einstellung der Verkippung eine nicht im oben beschriebenen Sinne zugeordnete Pupillenfacette 14 mit Strahlung beaufschlagt, so kann ein im Vergleich zur optimierten Abbildung vergrößertes Bild des Zwischenfokus ZF auf der Pupillenfacette 14 vorliegen, weswegen dieser größer ausgeführt werden muss. Im Ausführungsbeispiel sind die inneren Facetten 14i derartige nicht-zugeordneten Facetten.
Die äußeren Pupillenfacetten 14a und die inneren Pupillenfacetten 14i sind jeweils rund. Ein Durchmesser der inneren Pupillenfacetten 14i ist mindestens dreimal so groß wie ein Durchmesser der äußeren Pupillenfacetten 14a. Eine derartige Gestaltung ist oftmals vorteilhaft, weil ein kleiner Pupillenfüllgrad für diejenigen Beleuchtungssettings, bei denen ein großer Anteil der Beleuchtungsstrahlung am Rand der Beleuchtungspupille liegt, besonders wichtig ist.
Die Verlagerungs-Aktuatoren 26 können eine zweidimensionale Verkippung erlauben. Bei fester Stellung des Wechsel-Aktuators 17 kann damit das Bild der Strahlungsquelle 2 auf dem Pupillenfacettenspiegel den gesamten Pupillenfacettenspiegel oder zumindest einen zweidimensionalen Teil von ihm überstreichen.
Alternativ können die Verlagerungs-Aktuatoren 26 nur eine eindimensionale Verkippung erlauben, so dass bei fester Stellung des Wechsel-Aktuators 17 nur ein eindimensionaler Bereich auf dem Pupillenfacettenspiegel überstrichen werden kann. In diesem Fall kann ein Rotations-Wechsel-Freiheitsgrad des Wechsel-Aktuators 17 genutzt werden, um eine zusätzliche Strahlablenkung durch die Feldfacette 14 zu erreichen. Dieser Strahlablenkungsfreiheitsgrad ist vorteilhafterweise nicht-kollinear mit dem Strahlablenkungsfreiheitsgrad durch den Verlagerungs-Aktuator 26.
Insbesondere können diese beiden Strahlablenkungsfreiheitsgrade orthogonal zueinander sein. Die Kombination aus der Wirkung des Verlagerungs-Aktuators 26 und einer kleinen Rotation des Wechsel-Aktuators 17 erlaubt es damit, den gesamten Pupillenfacettenspiegel oder zumindest einen zweidimensionalen Bereich von ihm zu überstreichen.
Eine im Vergleich zur Rotation beim Wechsel zwischen Wechsel-Positionen kleine Rotation der Nutz-Facette 13 durch den Wechsel-Aktuator 17 führt zu einer Veränderung der Strahlablenkung und damit des Auftreffpunktes auf dem Pupillenfacettenspiegel 12, ohne die räumliche Lage der Nutz-Facette 13 wesentlich zu verändern, so dass z.B. Abschattungseffekte nicht relevant sind. In anderen Worten belässt eine dementsprechend kleine Rotation einer Nutz-Facette 13 diese weiterhin am Ort einer Nutz-Facette 13.
Vorteilhafterweise sind die einzelnen Facetten 13, 13' einer Wechsel-Untereinheit 15 so ausgeführt, dass sie die zugeordnete Pupillenfacette 14 mit Strahlung beaufschlagen, wenn der Verlagerungs-Aktuator 26 nahe seiner Nullposition ist, also nicht oder nur wenig aus einer stabilen Ruheposition verfahren ist.
Zur Herstellung eines nano- beziehungsweise mikrostrukturierten Bauelements, beispielsweise eines Halbleiter-Speicherchips, wird zunächst das Retikel 5 und der Wafer 8 mit einer für das Beleuchtungslicht 9 lichtempfindlichen Beschichtung bereitgestellt. Es wird dann zumindest ein Abschnitt des Retikels 5 auf den Wafer 8 mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 4 projiziert. Anschließend wird die mit dem Beleuchtungslicht 9 belichtete lichtempfindliche Schicht auf dem Wafer 8 entwickelt.
Je nach Strukturanordnung auf dem Retikel 5 beziehungsweise je nach gefordertem Auflösungsvermögen wird über eine entsprechende Auswahl der beleuchteten Pupillenfacetten 14 ein entsprechendes Beleuchtungssetting ausgewählt. Dies erfolgt durch entsprechende Positionierung der Nutz-Facetten 13/13k der Wechsel-Untereinheiten 15, also über entsprechende Ansteuerung der Verlagerungsaktoren 16 und/oder der Verlagerungsaktoren 26 der jeweiligen Wechsel-Untereinheiten 15 über die zentrale Steuereinrichtung 4b.
Beispiele für derartige Beleuchtungssettings sind in den 6 bis 9 dargestellt. Diese zeigen jeweils hervorgehoben Abschnitte des Pupillenfacettenspiegels 12, in denen mit Beleuchtungslicht-Teilbündeln 9i jeweils über die jeweiligen Wechsel-Untereinheiten 15 des Feldfacettenspiegels 11 beaufschlagte Pupillenfacetten 14 angeordnet sind.
6 zeigt ein x-Dipolsetting, welches zur Beleuchtung von Retikel-Strukturen, die sich längs der y-Richtung erstrecken und in x-Richtung einen geringen Pitch haben, geeignet ist.
7 zeigt ein Quadropol-Beleuchtungssetting, welche insbesondere zur Beleuchtung von Retikelstrukturen, die in einem x/y-Array angeordnet sind, geeignet ist.
8 zeigt ein Hexapol-Beleuchtungssetting, welches zur Beleuchtung von Retikelstrukturen mit hexagonaler Anordnung geeignet ist.
9 zeigt ein Beleuchtungssetting, bei dem ausschließlich die inneren Pupillenfacetten 14i zur Objektbeleuchtung beitragen und welches zur Beleuchtung von Objektstrukturen geeignet ist, deren Pitch nicht an der Auflösungsgrenze der Projektionsbelichtungsanlage 4 liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2017/0176865 A1 [0002, 0010]
US 2015/0015865 A1 [0025]
US 2012/0293785 A1 [0033]
US 6658084 B2 [0033, 0034]

Claims

Facettenspiegel (11) für eine Beleuchtungsoptik für die Projektionslithographie - mit einer Mehrzahl von Nutz-Facetten (13), die jeweils ein Beleuchtungslicht-Teilbündel (9i) reflektieren, - mit mindestens einer Wechsel-Untereinheit (15), die mehrere gemeinsam auf einem Facettenträger (20) angeordnete Wechsel-Facetten (13, 13') aufweist, die alternativ am Nutzort genau einer Nutz-Facette (13) positioniert werden können, - mit einem Wechsel-Aktor (17) zum Verlagern der Wechsel-Untereinheit (15) mit mindestens einem Wechsel-Freiheitsgrad zwischen -- einer ersten Wechsel-Position, bei der eine erste der Wechsel-Facetten (13) am Nutzort positioniert ist, und -- mindestens einer weiteren Wechsel-Position, bei der eine weitere der Wechsel-Facetten (13') am Nutzort positioniert ist, - mit mindestens einem Verlagerungs-Aktor (26), der unabhängig vom Wechsel-Aktor (17) ansteuerbar ist, zur Verlagerung der Wechsel-Untereinheit (15) mit mindestens einem Verlagerungs-Freiheitsgrad, der vom Wechsel-Freiheitsgrad unabhängig ist, zwischen -- einer ersten Verlagerungs-Position, bei der die Wechsel-Facette (13) am Nutzort eine erste Stellung einnimmt, und -- mindestens einer weiteren Verlagerungs-Position, bei der die Wechsel-Facette (13) am Nutzort eine weitere Stellung (13k) einnimmt.
Facettenspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel-Aktor (17) so ausgeführt ist, dass der Wechsel-Freiheitsgrad ein Rotations-Freiheitsgrad ist.
Facettenspiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlagerungs-Aktor (26) so ausgeführt ist, dass der Verlagerungs-Freiheitsgrad ein Translations-Freiheitsgrad ist.
Facettenspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Wechsel-Untereinheiten (15) unabhängig in einer Facettenträgeraufhängung (23) gelagert ist.
Facettenspiegel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (13) Seiten mit einem Aspektverhältnis haben, welches größer ist als 4, wobei die Facettenträgeraufhängung (23) im Bereich von kurzen Facettenseiten angeordnet ist.
Facettenspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel-Aktor (17) innerhalb des Facettenträgers (20) der Wechsel-Untereinheit (15) angeordnet ist.
Beleuchtungsoptik für die Projektionslithografie mit einem Facettenspiegel (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 7, wobei der Facettenspiegel (11) als Feldfacettenspiegel ausgeführt ist und wobei die Beleuchtungsoptik zudem einen Pupillenfacettenspiegel (12) aufweist.
Beleuchtungsoptik nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pupillenfacettenspiegel (12) im Bereich eines äußeren Randes eines Pupillenfacettenträgers Pupillenfacetten (14a) mit kleinerer Reflexionsfläche aufweist als in einem Zentralbereich des Pupillenfacettenträgers, in dem Pupillenfacetten (14i) mit im Vergleich hierzu größerer Reflexionsfläche vorliegen.
Optisches System für die Projektionslithografie mit einer Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 7 bis 9 zur Beleuchtung eines Objektsfeldes (3), in dem ein zu beleuchtendes Objekt anordenbar ist, und mit einer Projektionsoptik (6) zur Abbildung eines Objektfeldes (3) in ein Bildfeld (7).
Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsoptik nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und mit einer EUV-Lichtquelle (2).
Projektionsbelichtungsanlage mit einem optischen System nach Anspruch 11 und einer EUV-Lichtquelle (2).
Herstellungsverfahren für ein strukturiertes Bauelement mit folgenden Schritten: - Bereitstellen einer Projektionsbelichtungsanlage (4) nach Anspruch 12, - Bereitstellen eines Retikels (5), - Projizieren einer im Objektfeld (3) angeordneten Oberfläche des Retikels (5) auf eine lichtempfindliche Schicht eines Wafers (8).
Bauelement, hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 13.